DE3919493A1 - Spritzgiesseinrichtung mit zumindest einem heizelement fuer eine spritzgiessduese - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Spritzgießeinrichtung und insbesondere eine Spritzgießeinrichtung mit zumindest einem elektrischen Heizelement für eine Spritzgießdüse, um ein gewünschtes Wärmeverteilungsprofil zu schaffen.

Plattenheizelemente sind auf dem Gebiet der Spritzgießtechnik gut bekannt; in jüngerer Zeit werden jedoch die meisten Düsen mit einem wendelförmigen Heizelement versehen, das sich rund um die zentrale Schmelzebohrung erstreckt. Zum Beispiel zeigt die US-PS 47 95 337 (veröffentlicht am 3. Januar 1989) des Anmelders eine Düse, in der ein elektrisches Heizelement integral in einen Spiralkanal eingelötet ist, der sich rund um die zentrale Schmelzebohrung erstreckt. Einer der Vorteile von schraubenförmigen Heizelementen gegenüber diesen früheren Plattenheizelementen für Düsen bestand darin, daß durch die schraubenförmigen Heizelemente die Wärme über die Länge der Düse entsprechend einem gewünschten Profil verteilt werden konnte, indem die Windungen des Heizelementes in unterschiedlicher Weise je nach Wunsch beabstandet wurden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schwierigkeiten bei Spritzgießeinrichtungen mit Düsen und plattenförmigen Heizelementen zur Beheizung derselben zu vermeiden und eine Spritzgießeinrichtung mit einer Düse und zumindest einem plattenförmigen Heizelement zu schaffen, derart, daß eine Verteilung des Wärmeüberganges nach einem gewünschten Profil möglich ist.

Zu diesem Zweck ist eine Spritzgießeinrichtung der eingangs genannten Art mit einer Spritzgießdüse, gebildet durch eine langgestreckte, geheizte Spritzgießdüse, die einen Mittelabschnitt aufweist, der sich zwischen einem hinteren Abschnitt nahe einem hinteren Ende und einem vorderen Abschnitt nahe einem vorderen Ende erstreckt, vorgesehen, die eine Schmelzebohrung aufweist, die sich durch die Düse hindurch von dem hinteren Ende zu dem vorderen Ende erstreckt, und ist erfindungsgemäß der Mittelabschnitt der Düse mit zumindest einer Außenfläche versehen, die ein elektrisches Plattenheizelement aufnimmt, das fest gegen diese Außenfläche befestigt ist, wobei das Heizelement eine Innenfläche aufweist, die gegen die Außenfläche des Mittelabschnittes der Düse anliegt und die Innenfläche des Plattenheizelementes und die Außenfläche des Mittelabschnittes der Düse so gestaltet sind, daß sie zumindest einen isolierenden Luftspalt bzw. Luftraum zwischen sich belassen, mit einer Konfiguration, derart, daß ein Wärmefluß von dem Plattenheizelement zu der Düse entsprechend einem bestimmten, gewünschten Profil vorgesehen ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht. In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Teiles einer Spritzgießeinrichtung mit einer Düse nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung im rechten Winkel zu Fig. 1, die die Vorspannvorrichtung für das Ventilteil zeigt,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines der Plattenheizelemente nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Seitenansicht der anderen Seite des Plattenheizelementes, das die Kanäle zeigt und

Fig. 5 eine Ansicht der Düse nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Spritzgießeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei eines der Plattenheizelemente entfernt ist, um die Kanäle zu zeigen.

Es wird zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Spritzgießeinrichtung mit einer Düse 10 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wobei die Düse 10 in einer Bohrung 12 in einer Formhohlraumplatte 14 aufgenommen ist. Die Düse 10 ist durch Schrauben an einem Verteiler 18 befestigt. Der Verteiler 18 besitzt einen Positionierflansch 20, der gegen eine Umfangsschulter 22 der Formhohlraumplatte 14 sitzt, um einen isolierenden Luftraum 24 zwischen der beheizten Düse 10 und der gekühlten Formhohlraumplatte 14 zu schaffen. Der Positionierflansch ist durch einen Positionierkragen 26 befestigt, der durch Schrauben 28 an Ort und Stelle befestigt ist, die sich durch eine Rückplatte 30 in die Formhohlraumplatte 14 erstrecken. Die Düse 10 ist ebenfalls seitlich positioniert durch einen vorderen Nasenabschnitt 32, der in einer passenden Zylinderöffnung 34, die sich durch die Formhohlraumplatte erstreckt, aufgenommen ist.

Die Düse 10 besitzt eine Mittelbohrung 36, die sich in dem Nasenabschnitt 22 erstreckt, um einen Anschnitt 38 zu bilden, der zu einem Formhohlraum 40 führt. Ein langgestrecktes Ventilteil 42 ist in der Mittelbohrung 36 aufgenommen, mit einem vergrößerten Vorderende 44, das in den Anschnitt 38 in der zurückgezogenen Schließstellung abdichtend aufsitzt. Das Ventilteil 42 besitzt einen vorderen Abschnitt 46, der sich durch die Mittelbohrung 36 der Düse 10 erstreckt, und einen hinteren Abschnitt 48, der sich in eine Öffnung 50 in dem Verteiler 18 erstreckt. Der vordere Abschnitt 46 des Ventilteiles 42 ist im Durchmesser kleiner als der umgebende Abschnitt der Mittelbohrung 36, um einen Schmelze-Strömungsraum 52 zwischen diesen Elementen zu bilden. Ein Schmelze-Strömungskanal 54 erstreckt sich an einem zentralen Einlaß 56 in dem Verteiler 18 zu dem Anschnitt 38, um unter Druck stehende Schmelze zu fördern. Der Schmelzekanal teilt sich in zwei Zweigkanäle 58, die sich rund um die Öffnung 50 in dem Verteiler erstrecken und in den Raum 52 rund um das Ventilteil 42 in der Mittelbohrung 36 münden. Wenn der Einspritzdruck der Schmelze das Ventilteil 42 in die vordere Offenstellung zwingt, strömt die Schmelze durch den Anschnitt 38 nach außen rund um das vergrößerte vordere Ende 44 des Ventilteiles 42 in den Formhohlraum 40.

In diesem Ausführungsbeispiel wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Düse 10 durch zwei plattenförmige elektrische Plattenheizelemente 60 nach der vorliegenden Erfindung beheizt, die nachfolgend im einzelnen erläutert werden. Die Plattenheizelemente 60 sind gegen parallel zu einer Durchmesserebene des Heizelementes ausgebildete flache Außenflächen 62 des Mittelabschnittes 64 der Düse 10 befestigt. Der Verteiler 18 wird durch ein elektrisches Heizelement 66 erwärmt, der integral in diesen eingegossen ist. Die Formhohlraumplatte 14 wird gekühlt, indem Kühlwasser durch die Kühlleitungen 68 gepumpt wird. Bei diesem großvolumigen Anwendungsfall ist es wünschenswert, eine stärkere Kühlung an dem vergrößerten Vorderende 44 des Ventilteiles 42 vorzunehmen, das sich zu dem Formhohlraum 40 erstreckt. Daher ist ein verdrehtes Trennelement 70 in dem hohlen Ventilteil 42 montiert, und eine Zirkulation von Kühlwasser ist zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßrohr 72, 74 eingerichtet, die sich seitlich von dem hinteren Abschnitt 48 des Ventilteiles 42 durch seitliche Öffnungen in dem Verteiler 18 erstrecken. Somit strömt Kühlwasser in das Ventilteil 42 durch das Einlaßrohr 72, nach vorwärts entlang einer Seite des verdrehten Trennelementes 70 zu dem vergrößerten Vorderende 44, wo es überströmt und rückwärts entlang der anderen Seite des verdrehten Trennelementes zurückströmt und nach außen durch das Auslaßrohr 74 abgeführt wird.

Bei dieser Anwendung wird das Ventilteil 42 in die zurückgezogene Schließstellung durch ein Paar Vorspannvorrichtungen vorgespannt, die an gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 50 in dem Verteiler 18 angeordnet sind. Jede dieser Vorrichtungen enthält eine Schraubendruckfeder 76, die in dem Verteiler 18 sitzmäßig aufgenommen ist, um ein Hebelteil 78 zu schwenken, das mit dem Ventilteil 42 durch einen geteilten Ring 80 in Eingriff ist.

Jedes plattenförmig gestaltete Plattenheizelement 60 ist aus einer Kupferlegierung gegossen und besitzt ein elektrisch isoliertes Heizelement 82, das sich von den Anschlüssen 84 erstreckt. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, hat jedes Heizelement 60 Kanäle 86, die in einer flachen Innenfläche 88 eingearbeitet sind. Wenn das Heizelement 60 durch Schrauben 90, die sich durch Durchgangsbohrungen 92 erstrecken, an einer der flachen Flächen 62 der Düse 10 befestigt ist, bilden die Kanäle 86 isolierende Lufträume 94 zwischen der Innenfläche 88 des Heizelementes 60 und der Außenfläche 62 der Düse 10. In diesen Ausführungsbeispiel sind die Kanäle 86 größer bzw. breiter in der Mitte des Heizelementes 60, da in diesem Bereich infolge des größeren Wärmeverlustes am hinteren und vorderen Ende 96, 98 der Düse 10 nur eine geringere Wärmemenge erforderlich ist. Die Kanäle können jedoch in jeder gewünschten Variabilität und Veränderung von Größen, Formen und Mustern ausgebildet werden, um eine Wärmeströmung von dem Plattenheizelement 60 zu der Düse 10 entsprechend einem vorbestimmten Profil entlang der Mittelbohrung 36 auszubilden, in Abhängigkeit von der Konfiguration des Systemes der Spritzgießeinrichtung und dem jeweiligen Anwendungsfall. Jedes Plattenheizelement 60 besitzt auch eine gekrümmte Außenfläche 100, so daß der Mittelabschnitt 64 der Düse 10 mit den montierten Heizelementen 60 in gegenüberliegender Anordnung eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche 102 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel hat jedes der plattenförmigen Heizelemente 60 einen Ausschnitt 104, um darin eine Schraube 106 aufzunehmen, um ein Thermoelement 108 in einer Bohrung 110 anzuordnen.

Im Betrieb wird die Einrichtung montiert, wie dies gezeigt ist, und elektrische Energie wird an die Anschlüsse 84 der Plattenheizelemente 60 und den Anschluß (nicht gezeigt) des Heizelementes 66 gelegt, um die Düse 10 und den Verteiler 14 auf eine bestimmte Betriebstemperatur zu erwärmen. Unter Druck stehende Schmelze wird von einer (nicht gezeigten) Gießmaschine in einen Schmelzekanal 54 durch den zentralen Einlaß 56 entsprechend einem bestimmten Zyklus eingeführt. Wenn der Einspritzdruck angelegt wird, überwindet die Kraft der Schmelze auf das vergrößerte Vorderende 44 des Ventilteiles 42 die Federkraft und treibt das Ventilteil 42 in die vordere Offenstellung. Die Schmelze strömt anschließend durch den Schmelzekanal 54 und den Anschnitt 38, bis der Formhohlraum 40 gefüllt ist. Der Einspritzdruck wird momentan aufrecht erhalten, um die Formfüllung zu verdichten und wird anschließend entlastet. Wenn der Einspritzdruck entlastet wird, schwenkt die Kraft der Federn 76 die Hebelteile 78 und treibt das Ventilteil 42 in die zurückgezogene Schließstellung, in der das vergrößerte Vorderende 44 in dem passenden Anschnitt 38 abdichtend aufsitzt. Nach einer kurzen Abkühlphase wird die Form wieder geöffnet, um die spritzgegossenen Teile auszuwerfen. Nach dem Auswerfen wird die Form geschlossen, und der Einspritzdruck wird wieder angelegt, wodurch der Anschnitt 38 wieder geöffnet wird. Dieser Zyklus wird fortlaufend mit einer Frequenz wiederholt, die von der Größe des Formhohlraumes und der Art des spritzgegossenen Materials abhängt. Wie bekannt, ist es wünschenswert, die Schmelze auf einer konstanten Temperatur zu halten, wenn sie durch den Schmelzekanal 54 fließt, bis sie den Anschnitt 38 erreicht. Die Verwendung von plattenförmigen Heizelementen 60, die isolierende Lufträume bzw. Luftspalte 94 bilden, erleichtert das Einhalten dieser Bedingung bezüglich der Düse 10 beträchtlich, da das Muster oder Profil des Wärmeflusses zu der Düse durch entsprechende Ausbildung der Kanäle 86 so gestaltet werden kann, daß den Anforderungen des Systems bzw. der Spritzgießeinrichtung und des speziellen Anwendungsfalles entsprochen wird.

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Fig. 5 gezeigt ist, ist ähnlich dem vorerläuterten Ausführungsbeispiel, mit Ausnahme dessen, daß Kanäle 114 in den Außenflächen 62 der Düse 10 anstelle der Ausbildung an den Innenflächen 88 der Plattenheizelemente 60 versehen sind. Wenn die Plattenheizelemente 60 an der Düse 10 befestigt sind, werden jedoch isolierende Lufträume bzw. Luftspalte zwischen den zugewandten Flächen entsprechend dem vorgewählten Muster ausgebildet, wie dies auch bei dem vorher erläuterten Ausführungsbeispiel der Fall war. Im übrigen stimmen Aufbau und Funktion dieses Ausführungsbeispiels mit demjenigen überein, der bereits in bezug auf das obige Ausführungsbeispiel erläutert wurde, so daß eine nochmalige Wiederholung dieser Beschreibung hier nicht erforderlich ist.

Obwohl die Beschreibung des Erfindungsgegenstandes, insbesondere der Düse 10 und der Plattenheizelemente 60 unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen erfolgte, begrenzen diese die Erfindung nicht. Dem Fachmann sind verschiedenartigste Änderungen und Modifikationen deutlich. Zum Beispiel ist offensichtlich, daß die Düse 10 und die Plattenheizelemente 60 andere Formen und Konfigurationen als die hier gezeigten aufweisen können, abhängig von der Art der Anwendung, und daß auch eine andere Anzahl von Heizelementen 60 als hier erwähnt, vorgesehen sein kann. Bezüglich des Umfanges der Erfindung wird insbesondere auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung mit zumindest einem Heizelement für eine Spritzgießdüse. Die Heizelemente sind aus plattenförmigen elektrischen Heizelementen gebildet und an der Düse befestigt. Isolierende Luftspalte oder Lufträume sind in gewünschter Form, Größe und Verteilung zwischen den Außenflächen der Düse und den angrenzenden Innenflächen jedes Heizelementes vorgesehen. Dies führt dazu, daß ein Wärmeübergang von den Heizelementen auf die Düse entsprechend einem gewünschten Profil entlang des Schmelze-Strömungskanales durch die Düse in Abhängigkeit von dem Aufbau und dem Anwendungsfall der Spritzgießeinrichtung erhalten werden.

Claims (5)

1. Spritzgießeinrichtung mit zumindest einem Heizelement für eine Spritzgießdüse, die einen Mittelabschnitt aufweist, der sich zwischen einem hinteren Abschnitt am hinteren Ende und einem vorderen Ende am vorderen Ende erstreckt und die eine Schmelzebohrung aufweist, die sich durch die Düse von dem hinteren Ende zu dem vorderen Ende erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (64) der Düse (10) zumindest eine Außenfläche (62) aufweist, die ein elektrisches Plattenheizelement (60) aufnimmt, das fest gegen diese befestigt wird, wobei das Heizelement (60) eine Innenfläche (88) aufweist, die gegen die Außenfläche (62) des Mittelabschnittes (64) der Düse anliegt, wobei die Innenfläche (88) des Plattenheizelementes (60) und die Außenfläche (62) des Mittelabschnittes (64) der Düse (10) so gestaltet sind, daß sie zwischen sich zumindest einen isolierenden Luftraum (94) bilden, der eine Konfiguration besitzt, um entsprechend einem vorbestimmten Wärmeübergangsprofil eine Wärmeströmung von dem Plattenheizelement (60) zu der Düse (10) auszubilden.

2. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (10) ein Paar diametral gegenüberliegend angeordneter Plattenheizelemente (60) aufweist.

3. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (88) der Plattenheizelemente (60) und die Außenflächen (62) des Mittelabschnittes (64) der Düse (10) im wesentlichen flach sind und die Innenfläche jedes Plattenheizelementes (60) zumindest einen Kanal (86) in dieser aufweist, um den zumindest einen isolierenden Luftraum bzw. Luftspalt (94) zu bilden.

4. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (88) der Plattenheizelemente (60) und die Außenflächen (62) des Mittelabschnittes (64) der Düse (10) im wesentlichen flach sind und jede Außenfläche (62) des Mittelabschnittes (64) der Düse (10) zumindest einen Kanal, der in dieser ausgenommen ist, aufweist, um den zumindest einen isolierenden Luftraum (94) zu bilden.

5. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenheizelemente im wesentlichen plattenförmig ausgebildet sind, und insbesondere eine gekrümmte, zylindrische Außenfläche (102) aufweisen, um den Mittelabschnitt (64) der Düse (10) dann, wenn die Plattenheizelemente (60) an diesem befestigt sind, mit einer im wesentlichen zylindrischen Außenfläche zu versehen.